5. Avaliação da Alteração de Parâmetros no Fabrico dos Machos
5.1. Resina
Os dados técnicos fornecidos pelos fornecedores indicam que para a areia SP55 o teor de resina pode variar entre 2 a 1,6% de resina. A Delabie optou no início da laboração por utilizar a mistura de 2% de resina, no entanto, sendo este o valor máximo, considerou-se pertinente testar os diferentes teores de resina na mistura: 2; 1,9; 1,8; 1,7 e 1,6%, mantendo a quantidade relativa de endurecedor constante (25% em relação à resina).
Figura 43 - Referência R745200B (peça com gitos)
Testes Efectuados
Teor de Resina 1,6% 1,7% 1,8% 1,9% 2% Granulometria da Areia SP45 SP55 SP65 Adição de Conservador Com Sem Temperaturas de Cura 120ºC 180ºCAvaliação da Alteração de Parâmetros no Fabrico dos Machos
39 De seguida mostram-se os resultados obtidos para a peça RP745200B (Figura 43), bem como os parâmetros utilizados para a elaboração do teste. Os machos foram produzidos nas Máquinas Bianchi, na Delabie, com a programação descrita na Tabela 11.
Tabela 11 - Programação utilizada para o fabrico dos machos RP745200B
Carro Braço 2,5 Andamento Tapete 2 Carga Areia 0,1 Ensaio Ciclo 2,8 Extracção Horizontal 1,4 Extracção Vertical 32 Movimento Tapete 1,5 Inversão 1,6 Cozer 25 Descarga 1,3 Disparo 1,2 Descida 0,8
Temperatura Placa Esquerda 260 Temperatura Placa Direita 265
A Figura 44 mostra a alteração da pele interior com a variação do teor de resina. Pode verificar- se que para elevados teores de resina (2 e 1,9%) a superfície gerada pelo macho encontra-se mais rugosa que as restantes. Tal facto pode dever-se a uma excessiva quantidade de resina, aglomerando- se intersticialmente, e aquando o vazamento é substituída pelo metal originando excrescências metálicas. Assim, quando se diminui o teor de resina (1,8 a 1,6%) diminui a quantidade de resina entre os grãos de areia, reduzindo as penetrações metálicas.
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40 Assim, pode concluir-se que diminuindo o teor de resina obtém-se uma melhoria na superfície interior da peça, sendo por isso preferível a utilização de uma menor quantidade da mesma na preparação dos machos.
Os testes foram feitos ainda para outras duas referências de peças, RP749B (Figura 45) e RPE761B (Figura 46), nas mesmas condições experimentais. Apesar de para a referência RP745200B os resultados demostrarem ser possível optar pela utilização de 1,6% de resina, numa outra referência testada (RPE761B), a utilização da percentagem mínima de resina promove um decréscimo da qualidade superficial, causada pela diminuição da resistência do macho que se desagrega durante o vazamento, libertando pequenos grãos de areia que pioram a qualidade superficial da peça. Desta forma, considerando que a selecção do teor de 1,6% de resina representa um risco, considerou-se como valor óptimo o teor de 1,7% de resina.
Figura 45 - Referência RP749B (peça com gitos) Figura 46 - Referência RPE761B (peça com gitos)
Para uma avaliação mais precisa do nível de irregularidades presentes da superfície interior das peças, seleccionaram-se duas peças da referência RP749B, produzidas com machos com diferentes composições de resina: 2% de resina, que corresponde à situação inicial, e 1,7% de resina, composição seleccionada após os testes desenvolvidos anteriormente. Essas peças foram cortadas em duas secções (Figura 47) e observadas no microscópio óptico do laboratório de metalurgia da Universidade do Minho, com ampliação de 50x. Nas fotografias recolhidas é possível visualizar o aspecto da parede interior das peças com pormenor, permitindo comparar os resultados para cada um das situações. Nesta secção irão ser apenas comparadas as fotografias mais representativas de cada zona, no entanto, a totalidade das imagens recolhidas são apresentadas no anexo A. Nas imagens
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41 apresentadas colou-se uma linha base imaginária da peça para evidenciar o grau de irregularidades existentes ao longo da superfície interna da peça.
Figura 47 - Secções de Corte
Da secção de corte A foram recolhidas as imagens em distintas zonas de acordo com o esquematizado na Figura 48. A totalidade das imagens recolhidas encontram-se em anexo, sendo aqui apenas apresentadas e comparadas as imagens representativas das zonas 1, 2, 6 e 10, para as duas composições do macho testadas (2 e 1,7% de resina).
Figura 48 - Pontos onde foram recolhidas imagens da parede interna da secção A
A
B
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Figura 49 - Fotografias do ponto 1: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 50 - Fotografias do ponto 2: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 51 - Fotografias do ponto 6: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 52 - Fotografias do ponto 10: a) 2%resina e b) 1,7%resina
No geral, a peça produzida com um macho com superior quantidade de resina apresenta maior grau de irregularidades superficiais. A Tabela 12 compara os valores obtidos e permite aferir a amplitude das irregularidades para os 2 testes efectuados. No caso da utilização de machos com 2% de
b
b
a
a
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43 resina este valor é de cerca de 174µm enquanto no caso da utilização de machos com 1,7% de resina a amplitude média é de 115 µm (redução de 34%). Para ambas as situações, nas zonas intermédias (pontos 2 e 6) o grau de irregularidades é superior, sendo a amplitude média da peça obtida com um macho com maior quantidade de resina de 219 µm num caso e no outro modelo em estudo de 141 µm.
Tabela 12 - Resumo dos valores das amplitudes das irregularidades (µm) obtidos na secção A
2% de resina 1,7% de resina
Máximo 250 156
Mínimo 125 94
Média 174 115
Desvio Padrão 43,8 25,3
Da secção B foram também tiradas varias fotografias (Figura 53), no entanto a comparação será feita tendo em conta duas zonas distintas, já que na zona C existem mais irregularidades na superfície, causadas pela má compactação do macho.
Figura 53 - Pontos onde foram recolhidas imagens da parede interna da secção B
As figuras seguintes mostram a superfície interna da peça, com fotografias retiradas da secção B, inicialmente comparar-se-á os pontos representativos não abrangidos pela zona C (15, 18, 21, 23, 38 e 40)
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Figura 54 - Fotografias do ponto 15: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 55 - Fotografias do ponto 18: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 56 - Fotografias do ponto 21: a) 2%resina e b) 1,7%resina
342µm 193µm 188µm 94µm 313µm 156µm 122µm 106µm 153µm 256µm
b
a
b
a
b
a
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Figura 57 - Fotografias do ponto 23: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 58 - Fotografias do ponto 38: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 59 - Fotografias do ponto 40: a) 2%resina e b) 1,7%resina
188µm 188µm 94µm 219µm 182µm 217µm 501µm
b
a
b
a
b
a
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Tabela 13 - Resumo dos valores das amplitudes das irregularidades (µm) obtidos na secção B
2% de resina 1,7% de resina
Máximo 501 188
Mínimo 122 94
Média 251 144
Desvio Padrão 110,5 44,4
Tal como na secção A, os resultados obtidos mostram que quando se utiliza um macho com maior quantidade de resina, as irregularidades detectadas na superfície interior da peça são maiores, esta diferença é mais significativa a meio da peça (pontos 21 e 38). A Tabela 13 compara os valores obtidos e permitindo verificar que a amplitude média das irregularidades no caso da utilização de machos com 2% de resina é de cerca de 251 µm, enquanto no caso da utilização de machos com 1,7% de resina a amplitude média é de 144 µm (redução 43%). Nos pontos 21, 23 e 38 as amplitudes médias aumentam, sendo no caso da utilização de machos com mais resina obtido o valor de amplitude para um modelo de 301 µm e para outro modelo 174 µm.
Falta apenas comparar os resultados da zona C. Em baixo podem ver.se as imagens recolhidas nos pontos 25, 28, 33 e 36.
Figura 60 - Fotografias do ponto 25: a) 2%resina e b) 1,7%resina
178µm
164µm
b
a
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Figura 61 - Fotografias do ponto 28: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 62 - Fotografias do ponto 33: a) 2%resina e b) 1,7%resina
Figura 63 - Fotografias do ponto 36: a) 2%resina e b) 1,7%resina
438µm 281µm 314µm 186µm 322µm 299µm 322µm 125µm 244µm 161µm 120µm
b
a
b
a
b
a
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Tabela 14 - Resumo dos valores das amplitudes das irregularidades (µm) obtidos na secção C
2% de resina 1,7% de resina
Máximo 438 322
Mínimo 120 125
Média 274 207
Desvio Padrão 104,3 77,2
Nesta zona, verifica-se que em ambas as situações as irregularidades na superfície são mais acentuadas devido à insuficiente compactação dos machos desta referência, sendo mais crítico no caso da peça em que se utilizou um macho com mais resina. Pela Tabela 14 pode ver-se que a amplitude média das irregularidades no caso da utilização de machos com 2% de resina é de cerca de 274 µm enquanto no caso da utilização de machos com 1,7% de resina a amplitude média é de 207 µm (redução de 24%).
Apesar das irregularidades na superfície interna não serem constante ao longo de toda a peça, variando devido à geometria da peça e/ou do macho e do grau de compactação deste (dependente também da forma do macho), pode verificar-se que em média a utilização de um macho com menos quantidade de resina permite a redução dessas irregularidades em cerca de 34%. Assim, pode concluir- se que se obtêm melhores peças aquando da utilização de um menor teor resina (1,7%) na produção dos machos, sendo esta redução também mais atractiva a nível de custos de produção. No entanto, se a compactação do macho não for a adequada os resultados obtidos não serão os óptimos.
Seleccionou-se, então, como valor indicativo para a produção de machos 1,7% de resina, já que um valor mais reduzido pode causar um problema de resistência dos machos. É preciso no entanto ter em consideração a variedade de geometrias que os machos podem ter.
Assim, a alteração da quantidade de resina terá que ser validada caso a caso, tendo sempre em conta que mesmo sendo necessário aumentar a quantidade de resina esse aumento deve ser o menor possível para se obter uma menor rugosidade e também para não promover o aparecimento de porosidades.
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